CN116410626A - 一种etfe粉末涂料用抗静电剂及防静电etfe粉末涂料 - Google Patents

一种etfe粉末涂料用抗静电剂及防静电etfe粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明属于防腐涂料的技术领域，具体的涉及一种ETFE粉末涂料用抗静电剂及防静电ETFE粉末涂料。所述ETFE粉末涂料用抗静电剂为乙烯‑四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。所述抗静电剂可以很好地分散于ETFE粉末涂料中，既提升了ETFE粉末涂料自身的抗静电性能，又不会影响到ETFE粉末涂料本身的性能。所得防静电ETFE粉末涂料兼顾了防腐性能和导静电性能。

Description

一种ETFE粉末涂料用抗静电剂及防静电ETFE粉末涂料
技术领域
本发明属于防腐涂料的技术领域，具体的涉及一种ETFE粉末涂料用抗静电剂及防静电ETFE粉末涂料。
背景技术
ETFE即乙烯-四氟乙烯共聚物是以乙烯和四氟乙烯为主的共聚物，其兼具聚四氟乙烯的耐高温、耐腐蚀等性能优点及聚乙烯的可热塑加工特性，是一种坚韧的材料，抗撕拉性极强，抗张强度高，中等硬度，抗冲击能力出色且伸缩寿命长，其各种机械性能达到较好的平衡。此外ETFE的绝缘强度高，电阻率高，耗散因数低，因其低介电常数，故在频率和温度变化的情况下基本恒定，是一种良好的电介质材料，广泛应用于电气(高档电线电缆)，化工防腐，建材等领域。
石油化工中油品等易燃化学品具有极强的腐蚀性和渗透性，因此对这些化学品的存储贮罐和运输管线内壁进行防腐处理十分必要，而ETFE粉末涂料便是一种适合该领域的防腐涂料，其作为氟碳涂料中的一种，有效防腐可长达20年以上，且具有良好的热稳定性，在150℃下可长期使用。然而ETFE粉末涂料所形成的涂层抗静电性能差，不利于带电粒子的输出和收集，无法将积聚在内壁的静电荷及时泄放，而恰恰这些易燃化学品在贮存和运输过程中，如不能及时将摩擦等产生的静电导出，那么随着静电荷的积累，静电压升高，极易引起火灾、爆炸的危险，可见ETFE粉末涂料电阻率高、抗静电性能差在一定程度上限制了其在化工、电子、纺织及精密仪器制造等行业中的应用，尤其是对于金属油罐内壁的抗静电防腐。可见为了进一步扩大ETFE粉末涂料的应用范围，需要在其优异的防腐及机械性能基础上提高抗静电性能。
目前防静电涂料根据成膜物质是否具有导电性,可以分为两大类:添加型防静电涂料和非添加型防静电涂料。非添加型防静电涂料的合成、施工存在诸多困难，成本也比较高，性能不够理想，故尚未得到广泛的应用。添加型防静电涂料中，导电填料的种类决定了涂层的导电性。常用的导电填料包括金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料以及复合导电填料等。金属系填料存在价格昂贵或防氧化性差等缺点；金属氧化物系填料由于技术和成本问题目前没有取得广泛应用；复合导电填料由于包含锡、锑等对人体有害的重金属,对环境保护有一定影响；碳系导电填料成本低、价格便宜、质量轻、结构高且无毒无害。
ETFE粉末涂料其自身的体积电阻率较大，采用ETFE粉末涂料所形成的涂层表面电阻大于1015Ω，表现出较强的绝缘性，因此若使ETFE粉末涂料具备较好的抗静电性能则所用抗静电剂的导电性需要满足较高要求。此外ETFE粉末涂料需要静电喷涂，高温熔融固化形成涂层，这便要求所选抗静电剂能够耐300℃的高温环境，而如此高温环境下有机高分子抗静电剂则难以满足条件；无机抗静电添加剂如碳系导电填料虽然导电性能好且耐高温，但存在与有机材料ETFE粉末涂料难以混合的问题，进而影响ETFE粉末涂料自身的材料性能。
综上所述，亟需一种适用于ETFE粉末涂料的抗静电添加剂有效解决ETFE粉末涂料抗静电性能差的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对ETFE粉末涂料自身特性而提供一种ETFE粉末涂料用抗静电剂及防静电ETFE粉末涂料。所述抗静电剂可以很好地分散于ETFE粉末涂料中，既提升了ETFE粉末涂料自身的抗静电性能，又不会影响到ETFE粉末涂料本身的性能。所得防静电ETFE粉末涂料兼顾了防腐性能和导静电性能。
一种ETFE粉末涂料用抗静电剂，该抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管由碳纳米管经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。所述抗静电剂选用碳纳米管一方面是因为碳纳米管具有较大的长径比，将其加入到ETFE粉末涂料中不仅可以改善ETFE涂层的导电性，还可以有效地增强防静电涂层的致密性与强度，进而提高该防静电涂层在腐蚀介质中的阻抗。另一方面其他碳系导电填料均不合适，如添加炭黑，因炭黑太轻，在球磨混合机中与乙烯-四氟乙烯共聚物粉末混合时，不管混合多长时间炭黑都无法很好地吸附到乙烯-四氟乙烯共聚物粉末颗粒表面，而是吸附在球磨混合机研磨罐罐臂与研磨罐顶盖表面，无法进行进一步高温熔融混合。如选用导电钛白粉，其与乙烯-四氟乙烯共聚物粉末混合过程中，导电钛白粉已变质，失去其导电性能。
然而该抗静电剂所用原料碳纳米管因密度小，在一般成膜物质中很难分散均匀，使得抗静电剂应用于ETFE粉末涂料存在团聚的问题。为了解决抗静电剂分散不均的问题本发明创新性地基于“相似相溶”机理，对无机碳纳米管进行有机改性，采用乙烯-四氟乙烯共聚物粉末高温熔融包覆碳纳米管得到改性碳纳米管，这样乙烯-四氟乙烯共聚物改性后的碳纳米管与ETFE粉末涂料表面更容易相互接触，在涂层中形成导电回路，从而给涂层提供突出及稳定的导电性能。
由于该抗静电剂比其他碳系导电填料比如导电石墨或炭黑更容易搭接，在与ETFE粉末涂料混合后可以显著增强渗流作用和隧道效应，因此其添加量可以显著降低，进而可以有效减小对ETFE涂料黏度和涂层质量的负面影响。由于所述抗静电剂的添加量较小，因此采用其增强ETFE粉末涂料抗静电性能比传统碳填料复合导静电涂料具有更高的性价比。
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂，其制备原料为乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管；其中按照质量比所述乙烯-四氟乙烯共聚物粉末：碳纳米管为1～3：1。两者按照该配比可保证所得抗静电剂的电阻率小于3Ω·cm，具备良好的导电性能。若小于该配比，碳纳米管含量偏多，后续在制备过程中熔融挤出时乙烯-四氟乙烯共聚物粉末无法对碳纳米管进行完全的包覆，直接影响制得的抗静电剂在ETFE粉末涂料中的分散均匀性；若大于该配比，乙烯-四氟乙烯共聚物粉末含量偏多，影响所得抗静电剂的导电性，造成后期与ETFE粉末涂料共混时需要加大添加量，进而提高了生产成本。
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂中乙烯-四氟乙烯共聚物的重均分子量为3.5×105～6×105，其粉末粒径为60～90μm；碳纳米管的直径小于40nm，且长径比小于250。乙烯-四氟乙烯共聚物粉末在该粒径范围可以使得抗静电剂更好地配合ETFE粉末涂料后续静电喷涂。碳纳米管作为导电涂料的导电介质时，其管径越小，所制得的导电涂料导电性越好。碳纳米管作为导电介质，其最佳长径比约为250。当碳纳米管长径比大于250时，所得涂料的导电性随长径比的增大而减小；当碳纳米管长径比小于250时，所得涂料的导电性随长径比的增大而增大。
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂，其粒径小于20μm；电阻率小于3Ω·cm。该抗静电剂是针对ETFE粉末涂料特性而设计，ETFE粉末涂料自身的粒径为60～90μm，当该抗静电剂粒径小于20μm时，其与ETFE粉末涂料混合，更容易吸附包裹在ETFE粉末涂料表面，利于混合的均匀性。
一种所述抗静电剂的制备方法，首先将原料乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管按配比进行混合得到预混料；然后将所得预混料进行熔融混炼，冷却后压片制成压片料；最后对压片料进行粉碎细粉化，筛分至粒径小于20μm，即制成该抗静电剂。碳纳米管因自身特性难以溶于所使用的介质，大多数情况下均以聚集体的形式存在。若含碳纳米管的抗静电剂无法均匀分散于ETFE粉末涂料，则会严重影响最终涂层的防静电性能，有可能出现仅在局部防静电现象，大大增加生产的安全隐患。本发明针对乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管的特性，创新性地将碳纳米管与乙烯-四氟乙烯共聚物粉末预混后先经过熔融混炼成粒状熔融挤出料，因乙烯-四氟乙烯共聚物粉末韧性强，其熔融挤出料难以直接粉碎，故而进行压片制得压片料，再将压片料粉碎成粒径小于20μm的细粉，使得碳纳米管完全充分均匀地分散在乙烯-四氟乙烯共聚物粉末中。
所述抗静电剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)混料：按配比将原料乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管加入至球磨混料机中，在转速150～300rpm，温度25℃～40℃条件下进行混合45～90min，得到预混料；
(2)熔融混炼：将步骤(1)所得预混料加入挤出机中，在200～280℃下进行熔融混炼得到熔融挤出料：
(3)压片：待步骤(2)熔融挤出料冷却后先在260～270℃压力小于2.0MPa条件下热压5～10min；热压结束后在压力小于2.0MPa下冷压5～10min，制得压片料；
(4)粉碎：将步骤(3)所得压片料进行粉碎细粉化，筛分至粉料粒径小于20μm，即制备得到所述抗静电剂。
一种防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加所述抗静电剂，其中抗静电剂的添加量为ETFE粉末涂料质量的3～10％。当所述抗静电剂的添加量≤2％时，涂层表面未形成完整的导电网络结构，使得涂层有的地方显示抗静电，有的地方显示绝缘；当所述抗静电剂的添加量在大于等于2.5％时，防静电ETFE粉末涂料所形成的涂层表面才能形成导电网络结构；当所述抗静电剂的添加量大于10％时，不仅会令所形成的涂层表面相当粗糙，而且严重影响涂料自身的力学性能，进而影响涂料最终的使用性能。
优选的，所述防静电ETFE粉末涂料中抗静电剂的添加量为ETFE粉末涂料质量的3～5％。
一种所述防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取ETFE粉末涂料和抗静电剂；先将1/2重量的ETFE粉末倒入研磨罐，再将抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余ETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃～40℃，混合时间为45～90min，混合转速为150～300rpm，启动混合设备即可。该加料顺序将抗静电剂加到中间混合均匀效果最好，且混合均匀所用时间要比加在混料罐顶部和底部短，可有效提高产品后期的生产效率，降低生产成本。
本发明的有益效果为：本发明所述ETFE粉末涂料用抗静电剂创新性的采用乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管，无需添加吸附剂、表面活性剂等助剂，只需将碳纳米管与乙烯-四氟乙烯共聚物进行熔融挤出、粉碎成粉，加工简单易得，不会造成污染，比如刺鼻的气味等有害物质，环保无污染。所述抗静电剂中碳纳米管得到乙烯-四氟乙烯共聚物良好的包覆，不仅有助于该抗静电剂与ETFE粉末得均匀混合，还可以有效地延长抗静电涂料的使用寿命。ETFE包覆改性后的碳纳米管与ETFE粉末涂料混合后形成稳定均一的混合体系，受环境、外界干扰下不会出现相分离的现象。出现相分离的情况会导致涂层很难形成导电网络结构，从而失去其导静电的功能。本发明对原料粒径、抗静电剂的粒径比进行了优化，使得原料更易实现均匀分散，混料过程更加方便。
所得抗静电剂可以与ETFE粉末涂料更好融合，使得喷涂后的涂层具有更高效的防静电性能，极大的提高了ETFE涂层的防静电能力，表面电阻可达到1×103Ω，满足不同客户的需求。此外，因所述抗静电剂的添加量小，所以加入抗静电剂不会影响涂层表面的流平性等ETFE本身所具有的优异性能，且静电喷涂涂层表面流平性好。
所述防静电ETFE粉末涂料，以ETFE粉末涂料为主料，所述抗静电剂为辅料，采用球磨混合机为混合设备，在室温下按一定配比将主料与辅料混合均匀，得到具有高效防静电ETFE粉末涂料。因所添加抗静电剂中导电介质碳纳米管经过乙烯-四氟乙烯共聚物的包覆改性，且导电介质碳纳米管的添加量小，使得该涂料在防静电的同时，还保持了ETFE粉末涂料的耐高低温性、抗黏性、耐磨损性、不吸湿性以及强韧性等优异性能，进一步扩大了ETFE粉末涂料的市场应用领域。
综上所述，本发明所述抗静电剂可以在添加极少量的情况下，即可提供导电性，满足防静电的要求，因可形成稳定的导电网络结构，其所用于的防静电涂层表面电阻率稳定；而且不会降低主体涂料的流变性和力学性能，并保持机械性能。采用该抗静电剂ETFE粉末涂料质量稳定，使用效果好，具有良好的耐酸、耐碱性以及较强的附着力，生产成本低，具有较好的市场前景。除此之外，该粉末涂料环保性能好，减少了环境的污染。
将抗静电剂的导静电性能与ETFE树脂的优异性能结合起来，研究制备抗静电的ETFE粉末涂料展现出非凡的研究应用价值。防静电ETFE粉末涂料的制备，一方面可弥补现有ETFE粉末涂料抗静电性能差的缺陷，一方面也拓宽了ETFE粉末涂料的应用领域。
附图说明
图1为实施例1所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图2为实施例2所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图3为实施例3所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图4为实施例4所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图5为对比例1所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图6为对比例2所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图7为对比例3所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图8为对比例4所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图9为对比例5所得防静电ETFE粉末涂料静电喷涂的涂层图。
图10为实施例1所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图11为实施例2所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图12为实施例3所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图13为实施例4所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图14为对比例1所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图15为对比例2所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图16为对比例3所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图17为对比例4所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
图18为对比例5所得防静电ETFE粉末涂料烧结涂层的流平性图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
其中所用原料来源如下：
实施例中所用乙烯-四氟乙烯共聚物为普通市售产品，重均分子量为4.29×105，其粉末粒径为70μm；
实施例中所用碳纳米管购自先丰纳米材料科技有限公司，直径为25nm，且长径比为230；
ETFE粉末涂料为普通市售产品；
导电云母购自常州纳欧新材料科技有限公司。
实施例1
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。由碳纳米管经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。制备该抗静电剂的原料为100g乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和50g碳纳米管。
该抗静电剂的粒径为10μm；其电阻率为1.5Ω·cm。
所述抗静电剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)混料：按配比将原料乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管加入至球磨混料机中，在转速150rpm，温度25℃条件下进行混合90min，得到预混料；
(2)熔融混炼：将步骤(1)所得预混料加入挤出机中，在(200℃240℃265℃280℃)温区下进行熔融混炼得到熔融挤出料：
(3)压片：待步骤(2)熔融挤出料冷却后先在265℃压力小于2.0MPa条件下热压5min；热压结束后在压力小于2.0MPa下冷压10min，制得压片料；
(4)粉碎：将步骤(3)所得压片料进行粉碎细粉化，筛分至粉料粒径小于20μm，即制备得到所述抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加ETFE粉末涂料质量10.0％的上述所得抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取100gETFE粉末涂料和10g抗静电剂；先将50g的ETFE粉末倒入研磨罐，再将10g抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余50gETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃，混合时间为90min，混合转速为150rpm，启动混合设备即可。
当该抗静电剂添加量为10％时，烧结表面粗糙，在静电喷涂2遍后所得涂层表面平整，成亚光状态，力学性能大幅度降低，对力学性能要求低的场合可以使用。可参见图1和表1。
实施例2
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。由碳纳米管经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。制备该抗静电剂的原料为50g乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和50g碳纳米管。
该抗静电剂的粒径为10μm；其电阻率为1.5Ω·cm。
所述抗静电剂的制备方法同实施例1。
该防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加ETFE粉末涂料质量5.0％的上述所得抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取100gETFE粉末涂料和5g抗静电剂；先将50g的ETFE粉末倒入研磨罐，再将5g抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余50gETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃，混合时间为90min，混合转速为150rpm，启动混合设备即可。
该抗静电剂添加量为5％时，烧结表面平整，光泽较差，喷涂2遍涂层表面平整，稍微有光泽，力学性能稍差，但不影响正常使用。参见图2和表1。
实施例3
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。由碳纳米管经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。制备该抗静电剂的原料为50g乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和50g碳纳米管。
该抗静电剂的粒径为10μm；其电阻率为1.5Ω·cm。
所述抗静电剂的制备方法同实施例1。
该防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加ETFE粉末涂料质量3.0％的上述所得抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取100gETFE粉末涂料和3g抗静电剂；先将50g的ETFE粉末倒入研磨罐，再将3g抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余50gETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃，混合时间为90min，混合转速为150rpm，启动混合设备即可。
该抗静电剂添加量为3％时，烧结表面平整有光泽，喷涂2遍涂层表面平整有光泽，力学性能与ETFE纯料相当。参见图3和表1。
实施例4
所述ETFE粉末涂料用抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。由碳纳米管经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。制备该抗静电剂的原料为50g乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和50g碳纳米管。
该抗静电剂的粒径为10μm；其电阻率为1.5Ω·cm。
所述抗静电剂的制备方法同实施例1。
该防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加ETFE粉末涂料质量7.0％的上述所得抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取100gETFE粉末涂料和7g抗静电剂；先将50g的ETFE粉末倒入研磨罐，再将7g抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余50gETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃，混合时间为90min，混合转速为150rpm，启动混合设备即可。
该抗静电剂添加量为7％时，烧结表面粗糙，在静电喷涂2遍后所得涂层表面平整，成亚光状态，力学性能大幅度降低，对力学性能要求低的场合可以使用。参见图4和表1。
对比例1
该对比例中ETFE粉末涂料用抗静电剂配比及制备方法与实施例3相同。
该对比例的防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加ETFE粉末涂料质量1.0％的上述所得抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取100gETFE粉末涂料和1g抗静电剂；先将50g的ETFE粉末倒入研磨罐，再将1g抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余50gETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃，混合时间为90min，混合转速为150rpm，启动混合设备即可。
该抗静电剂添加量为1％时，烧结和喷涂2遍的涂层表面有光泽，力学性能与ETFE纯料相当，但涂层表面电阻显示该涂层为绝缘。参见图5和表1。
对比例2
该对比例所述抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性导电云母。由导电云母经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。
抗静电剂和防静电涂料的配比及制备步骤与实施例4相同。
该抗静电剂添加量为7％时，烧结表面略显粗糙，喷涂2遍表面平整，呈亚光状态，力学性能大幅度降低，涂层表面电阻显示该涂层为绝缘。参见图6和表1。
对比例3
该对比例中ETFE粉末涂料用抗静电剂配比及制备方法与实施例1相同。
该对比例的防静电ETFE粉末涂料，在ETFE粉末涂料中添加ETFE粉末涂料质量20.0％的上述所得抗静电剂。
该防静电ETFE粉末涂料的制备方法，首先按配比称取100gETFE粉末涂料和20g抗静电剂；先将50g的ETFE粉末倒入研磨罐，再将20g抗静电剂均匀的洒在粉体表面，然后将直径5mm的研磨球加入研磨罐，最后将剩余50gETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃，混合时间为90min，混合转速为150rpm，启动混合设备即可。
该抗静电剂添加量为20％时，烧结非常粗糙，喷涂2遍表面凹凸不平，力学性能非常差。参见图7和表1。
对比例4
该对比例所述抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性导电云母。由导电云母经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。
抗静电剂和防静电涂料的配比及制备步骤与对比例3相同。
该抗静电剂添加量为20％时，烧结表面非常粗糙，喷涂2遍表面凹凸不平，呈亚光状态，力学性能非常差。参见图8和表1。
对比例5
该防静电ETFE粉末涂料的制备是将100gETFE粉末涂料和3g抗静电剂一起加入混合。其他同实施例3。
同样是抗静电剂添加量为3％，虽然该对比例涂层烧结表面平整有光泽，但因混合不匀造成喷涂2遍涂层表面不平整，力学性能较实施例3差。参见图9和表1。
对比例6
该对比例的抗静电剂为未经任何改性的碳纳米管。
将未经改性的碳纳米管加入至ETFE粉末涂料中，当碳纳米管的添加量小于ETFE粉末涂料质量的10％时，所形成涂层表面电阻显示该涂层为绝缘。当碳纳米管的添加量为ETFE粉末涂料质量的10％时，ETFE粉末涂料方具有导静电性，但未经改性的碳纳米管与ETFE粉末涂料经研磨罐混合后(混合步骤同实施例1)无法形成稳定均一的混合体系，受环境、外界干扰下会出现相分离的现象。由于无法均匀分散，致使其所形成的涂层表面有的地方电阻可达103Ω，具有较好的导电性，而有的地方则完全绝缘。参见表1。
下面对实施例1-4和对比例1-6所得ETFE粉末涂料静电喷涂形成的涂层进行性能测试。
一、测试实验
1、表面电阻测试
利用便携式静电测试仪对实施例1-4和对比例1-6进行表面电阻测试。测试之前将各ETFE粉末涂料通过静电喷涂的方法喷到喷砂脱脂后得长10cm×宽5cm得碳钢片上，高温固化冷却后得到表面平整的涂层，将试样涂层面朝上放置，按便携式静电测试仪的操作规范进行表面电阻测试。便携式测试仪测试方法简单，只需将测试仪放到喷涂涂层表面，按下测量键，即可显示涂层的表面电阻。步骤如下：利用静电喷涂方法将混合后的物料喷到长经过脱脂处理的10cm×宽5cm的碳钢件上，300℃烧结20min后取出，冷却至室温后，将便携式静电测试仪置于涂层表面，按下测量键即可读出涂层表面电阻，选取不同区域进行重复测试，如果读书显示不一，说明物料混合不匀或者添加剂添加量不够。
二、实验结果及分析：实验结果请见表1。
表1各静电喷涂涂层性能指标
Figure BDA0003444217510000121
通过对表1数据进行分析，可得如下结论：
(1)通过实施例3、实施例4以及对比例2的表面电阻数据对比分析可知：改性碳纳米管用到导静电涂料中的导电性能要优于改性导电云母，改性碳纳米管在添加量较少的情况下便可发挥其导静电的作用，最小添加量为3％，而改性导电云母在添加量为7％时仍不具备导静电性能，且考虑到添加剂对涂层表面流平及机械性能的影响，优先选碳纳米管；
(2)通过实施例3与对比例1的表面电阻数据对比分析可知：改性碳纳米管要发挥其导静电的作用，需在涂层表面形成导电网络结构，在混合均匀的基础上，改性碳纳米管的添加量有一个最低值，低于该值，涂层表面无法形成完整的导电网络结构，严重的将导致涂层表面绝缘。
(3)通过实施例1-4以及对比例3的拉伸强度以及断裂伸长率数据对比分析可知：抗静电剂的加入在一定程度上会影响原ETFE粉末涂料的流平以及机械性能，因此抗静电剂的添加量至关重要。
(4)通过实施例3和对比例5的表面电阻数据对比分析可知：在防静电ETFE粉末涂料的制备过程中ETFE粉末涂料与抗静电剂的混合方式对所形成涂层的导电性至关重要。
该ETFE高性能抗静电涂料，通过球磨混合机将所述抗静电剂与ETFE粉末涂料均匀混合，制备过程较为方便，缩短了涂料的制备时间。所述抗静电剂能够在ETFE粉末涂料中得到均匀分散。通过添加该抗静电剂，使得所形成的防静电涂层的表面电阻可达到1×103Ω。本发明所述抗静电剂综合考量了其自身的导静电能力以及用于ETFE粉末涂料进行喷涂后涂层表面的流平性、机械性能以及黏附力。

Claims (10)

1.一种ETFE粉末涂料用抗静电剂，其特征在于，该抗静电剂为乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管。
2.根据权利要求1所述ETFE粉末涂料用抗静电剂，其特征在于，所述乙烯-四氟乙烯共聚物改性碳纳米管由碳纳米管经乙烯-四氟乙烯共聚物熔融包覆而得。
3.根据权利要求1或2所述ETFE粉末涂料用抗静电剂，其特征在于，制备该抗静电剂的原料为乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管；其中按照质量比所述乙烯-四氟乙烯共聚物粉末：碳纳米管为1～3：1。
4.根据权利要求3所述ETFE粉末涂料用抗静电剂，其特征在于，所述乙烯-四氟乙烯共聚物的重均分子量为3.5×105～6×105，其粉末粒径为60～90μm；碳纳米管的直径小于40nm，且长径比小于250。
5.根据权利要求1所述ETFE粉末涂料用抗静电剂，其特征在于，该抗静电剂的粒径小于20μm；其电阻率小于3Ω·cm。
6.一种权利要求1所述抗静电剂的制备方法，其特征在于，首先将原料乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管按配比进行混合得到预混料；然后将所得预混料进行熔融混炼，冷却后压片制成压片料；最后对压片料进行粉碎细粉化，筛分至粒径小于20μm，即制成该抗静电剂。
7.根据权利要求6所述抗静电剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)混料：按配比将原料乙烯-四氟乙烯共聚物粉末和碳纳米管加入至球磨混料机中，在转速150～300rpm，温度25℃～40℃条件下进行混合45～90min，得到预混料；
(2)熔融混炼：将步骤(1)所得预混料加入挤出机中，在200～280℃下进行熔融混炼得到熔融挤出料：
(3)压片：待步骤(2)熔融挤出料冷却后先在260～270℃压力小于2.0MPa条件下热压5～10min；热压结束后在压力小于2.0MPa下冷压5～10min，制得压片料；
(4)粉碎：将步骤(3)所得压片料进行粉碎细粉化，筛分至粉料粒径小于20μm，即制备得到所述抗静电剂。
8.一种防静电ETFE粉末涂料，其特征在于，在ETFE粉末涂料中添加所述抗静电剂，其中抗静电剂的添加量为ETFE粉末涂料质量的3～10％。
9.根据权利要求8所述防静电ETFE粉末涂料，其特征在于，所述抗静电剂的添加量为ETFE粉末涂料质量的3～5％。
10.一种权利要求8所述防静电ETFE粉末涂料的制备方法，其特征在于，首先按配比称取ETFE粉末涂料和抗静电剂；先将1/2重量的ETFE粉末倒入研磨罐，再将抗静电剂均匀的洒在粉体表面；然后将研磨球加入研磨罐；最后将剩余ETFE粉末涂料加入研磨罐，固定好研磨罐后，设置混合温度为25℃～40℃，混合时间为45～90min，混合转速为150～300rpm，启动混合设备即可；
优选的，所述研磨球直径为5mm。
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